在內華達州沙漠深處，拉斯維加斯和裡諾之間的中途，一座孤獨的白色塔樓高195米，像燈塔一樣閃耀。它周圍環繞著10000多面廣告牌大小的鏡子，將陽光聚焦在其頂端。新月沙丘“聚光太陽能發電廠”看起來像是某種先進的外星人通訊裝置。但該設施的創新之處在於它可以儲存電力並隨時按需提供——無論是白天還是晚上。
新月沙丘是位於聖塔莫尼卡的SolarReserve公司的旗艦專案，它實現了工程師和可再生能源倡導者幾十年來一直努力實現的目標：即使在風平浪靜或陽光不足的情況下，也能提供廉價、商業規模的非化石燃料電力。該設施被譽為第一個可以儲存超過10小時電力的太陽能發電廠，相當於1100兆瓦時，足以供75000戶家庭使用。“我們可以根據需求增加公用事業的發電量。我們可以按他們的要求開啟，也可以按他們的要求關閉，”SolarReserve執行長凱文·史密斯說。
訣竅是讓所有這些鏡子加熱一個裝滿硝酸鈉和硝酸鉀的大罐子，這些硝酸鈉和硝酸鉀被泵送到塔頂。在那裡，熔鹽的溫度可以高達565攝氏度。當需要電力時，熱鹽被用來煮沸水併產生高溫高壓蒸汽，從而轉動渦輪機產生電力。其餘時間，熔鹽可以儲存在地面上的另一個絕緣罐中。
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大型跟蹤鏡，稱為定日鏡，全天跟蹤太陽，將陽光反射並聚焦到新月沙丘中心塔的頂部。圖片來源：SolarReserve
熔鹽的物理和熱效能使其成為能量儲存的特別好的選擇。桑迪亞國家實驗室的工程師克利夫·霍說，它可以像水一樣泵送，像水一樣儲存在罐中。他研究用於聚光太陽能等技術的熱傳遞和流體動力學，但沒有參與新月沙丘專案。霍解釋說，儘管世界各地的一些其他聚光太陽能發電廠使用太陽光將水直接加熱成蒸汽，但它比熔鹽更不穩定，不容易儲存。這就是為什麼加利福尼亞州伊萬帕太陽能發電系統（世界上最大、發電量為377兆瓦的聚光太陽能熱電廠）無法儲存其產生的所有能量的原因。
儘管其他一些發電廠，如亞利桑那州的索拉納發電站，已經使用熔鹽作為儲存介質，但它們是間接加熱熔鹽的，即使用太陽能首先加熱其他流體，如油。然而，使用熔鹽作為產生蒸汽的能量收集器和能量儲存機制的好處在於，它消除了在不同流體之間使用昂貴的熱交換器的需要。史密斯說，使用熔鹽，新月沙丘可以比使用其他傳熱流體的發電廠在更高的溫度下執行，這使得發電效率更高。此外，與石油相比，熔鹽介質更便宜、更環保、無毒且不易燃。
但熔鹽技術本身並不新鮮。“新月沙丘的貢獻在於它證明了我們可以將這項技術與聚光太陽能結合使用，以產生非間歇性電力，”南佛羅里達大學教授、太陽能專家約吉·戈斯瓦米說。他補充說，這樣做的好處是，10小時的儲存消除了在陰天和晚上高峰使用時段需要化石燃料發電廠來支援電力生產的需求。這也緩解了公用事業公司對太陽能發電廠白天電力生產過剩的擔憂，有時這會迫使他們減少電力生產或向客戶付費以接收多餘的電力。
然而，最終，聚光太陽能發電廠必須在價格上與使用太陽能電池將陽光直接轉化為電力的光伏發電廠競爭。近年來，光伏面板的價格大幅下跌，使得發電廠比聚光太陽能發電廠更便宜。但是，光伏發電不能保證連續供電，當然在晚上不能，除非它們與自己的儲存介質配對，而這通常是一大組電池。但霍說，當考慮到即使是最好的電池技術的成本時，光伏發電也比聚光太陽能發電更昂貴，現在聚光太陽能發電的成本已降至每千瓦時10到12美分。
這仍然幾乎是美國能源部設定的目標的兩倍，該目標是在2020年前將太陽能發電的成本降低到每千瓦時6美分。懷疑論者懷疑，即使使用熔鹽，聚光太陽能發電也無法與燃煤和天然氣發電相提並論。“聚光太陽能發電廠是大型專案，需要大量的鋼鐵和玻璃，這些材料的效率或成本不太可能發生重大變化，”俄勒岡州能源部的高階政策分析師亞當·舒爾茨說。他認為光伏面板和電池更有可能降低成本，因為“我們繼續在該領域看到更新的技術”。
然而，SolarReserve的史密斯有信心新月沙丘只是眾多大型熔鹽塔中的第一個。他說，聚光太陽能發電可以擴大規模，以提供更多電力，並滿足更多的電網需求。新月沙丘的規模已經比Torresol Energy 2011年在西班牙完成的20兆瓦示範規模發電廠大了近六倍。SolarReserve計劃今年晚些時候在南非破土動工建設第二個規模與新月沙丘大致相同的發電廠。其他太陽能熱能開發商也在摩洛哥和智利建造使用熔鹽的大型塔樓。隨著第一座公用事業規模的發電廠的建成，成本最終可能會下降。“我們還有一段路要走，”史密斯說。“但是，熔鹽動力技術在太陽能發電和儲存方面最有希望。”